專題14 機(jī)械效率（講義）（2考點(diǎn)+6考向）

專題14機(jī)械效率（講義）考情分析一、課標(biāo)考點(diǎn)分析考點(diǎn)內(nèi)容課標(biāo)要求命題預(yù)測(cè)有用功、額外功和總功（1）知道機(jī)械效率；（2）了解提高機(jī)械效率的意義和途徑；（3）測(cè)量某種簡(jiǎn)單機(jī)械的機(jī)械效率《機(jī)械效率》是《簡(jiǎn)單機(jī)械》中主要的內(nèi)容，也是進(jìn)一步認(rèn)識(shí)簡(jiǎn)單機(jī)械的重要內(nèi)容，通過(guò)對(duì)機(jī)械效率的理解加深對(duì)人類使用的工具發(fā)展歷程。對(duì)機(jī)械效率的考查題型有：選擇題、填空題、實(shí)驗(yàn)探究題和綜合計(jì)算題等。主要命題點(diǎn)有：認(rèn)識(shí)有用功、額外功和總功；機(jī)械效率的概念及影響機(jī)械效率的因素；機(jī)械效率的簡(jiǎn)單計(jì)算；常用簡(jiǎn)單機(jī)械的機(jī)械效率和測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率等機(jī)械效率及其比較滑輪組的機(jī)械效率斜面的機(jī)械效率杠桿的機(jī)械效率測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率二、考情分析《機(jī)械效率》是力學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容，也是必考內(nèi)容。對(duì)機(jī)械效率的相關(guān)考題在中考試卷中所占分值一般在2-7分之間，選擇題和填空題分值一般在2-3分之間，實(shí)驗(yàn)題和綜合計(jì)算題分值一般在4-7分之間。對(duì)本單元的考查，從出現(xiàn)概率看，主要有：機(jī)械效率的概念、影響機(jī)械效率的因素、機(jī)械效率的比較、滑輪組的機(jī)械效率及其相關(guān)計(jì)算、斜面的機(jī)械效率及其相關(guān)計(jì)算、測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率等。知識(shí)建構(gòu)考點(diǎn)一機(jī)械效率夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理一、有用功、額外功和總功1.有用功、額外功和總功(1)有用功：完成某項(xiàng)工作必須要做的功，叫做有用功，用W有表示。(2)額外功：不得不克服動(dòng)滑輪本身所受的重力以及摩擦力等因素而多做一些功，這部分功叫做額外功，用表示W(wǎng)額。額外功是對(duì)人們沒(méi)有用但不得不做的功。(3)總功：有用功與額外功之和是總共做的功，叫做總功，用W總表示?？偣Α⒂杏霉皖~外功之間的關(guān)系為W總=W有+W額。(4)總功、有用功、額外功的單位都是焦(J)。2.三種簡(jiǎn)單機(jī)械的有用功、額外功和總功種類杠桿滑輪組斜面圖示有用功W有=GhW有=GhW有=Gh額外功若不計(jì)摩擦：W額=G桿·h桿若不計(jì)繩重及摩擦：W額=G動(dòng)hW額=fl總功W總=FsW總=FsW總=Fl三者關(guān)系W總=W有+W額二、機(jī)械效率1.使用機(jī)械時(shí)額外功不可避免使用機(jī)械做功時(shí)，額外功是不可避免的。由于額外功是我們不需要的，它白白浪費(fèi)能量，因此使用不同機(jī)械來(lái)對(duì)物體做功時(shí)，人們總是希望額外功越少越好，或者說(shuō)有用功在總功中所占的比例越大越好。有用功占總功的比例反映了機(jī)械的一項(xiàng)性能，在物理學(xué)中用機(jī)械效率來(lái)表示這一性能。2.機(jī)械效率定義物理學(xué)中，將有用功跟總功的比值叫做機(jī)械效率，用η表示公式（機(jī)械效率是一個(gè)比值，它沒(méi)有單位，通常用百分?jǐn)?shù)表示）物理意義機(jī)械效率越高，做的有用功占總功的比例就越大可變性機(jī)械效率不是固定不變的，機(jī)械效率反映的是機(jī)械在一次做功過(guò)程中有用功跟總功的比值，同一機(jī)械在不同的做功過(guò)程中，有用功不同，機(jī)械效率也會(huì)不同特點(diǎn)因?yàn)槭褂脵C(jī)械時(shí)，不可避免地要做額外功，故任何機(jī)械的機(jī)械效率都小于1,只有在理想情況下機(jī)械效率才為1注意機(jī)械效率的高低與是否省力、滑輪組繩子的繞法、物體被提升的高度及速度等無(wú)關(guān)3.功、功率和機(jī)械效率的比較物理量意義定義符號(hào)公式單位說(shuō)明功做功，即能量的轉(zhuǎn)化力與物體在力的方向上移動(dòng)距離的乘積WW=FsJ(1)功率大小由功和時(shí)間共同決定，單獨(dú)強(qiáng)調(diào)任何一方面都是錯(cuò)誤的。(2)功率和機(jī)械效率是兩個(gè)不同的物理量，它們之間沒(méi)有直接關(guān)系功率表示物體做功的快慢功與做功時(shí)間之比PW機(jī)械效率反映機(jī)械做功性能的好壞有用功與總功之比η無(wú)4.機(jī)械效率的計(jì)算機(jī)械效率的表達(dá)式為，三種簡(jiǎn)單機(jī)械的機(jī)械效率總結(jié)如下：裝置圖計(jì)算公式杠桿滑輪組豎直提升物體（1）已知拉力、物重及繩子段數(shù)時(shí)：（2）不計(jì)繩重及摩擦?xí)r：水平勻速拉動(dòng)物體斜面（1）；（2）提升·必考題型歸納考向01有用功、額外功和總功【例1】如圖甲所示，用水平拉力F1=20N拉著重為500N的物體在水平路面上勻速移動(dòng)1m的距離，如圖乙所示，用水平拉力F2=12.5N拉著同一物體在同一路面上也勻速移動(dòng)1m的距離，求圖乙中使用動(dòng)滑輪時(shí)的：（1）有用功；（2）總功；（3）機(jī)械效率?！咀兪?-1】如圖所示，小明利用兩個(gè)傾角不同的斜面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將同一木塊分別從兩斜面底端勻速拉至斜面頂端，下列說(shuō)法正確的是（）。A．若斜面粗糙程度相同，拉力所做的額外功W甲額＝W乙額B．若斜面粗糙程度相同，拉力所做的額外功W甲額＞W(wǎng)乙額C．若甲、乙斜面光滑，則拉力F甲＞F乙D．若甲、乙斜面光滑，則拉力所做的總功W甲總＜W乙總【變式1-2】用同一滑輪組分別將物體M和N勻速提升相同的高度。不計(jì)繩重與摩擦，若提升M的過(guò)程滑輪組的機(jī)械效率較大。則提升M的（）。A．額外功較小 B．和N的額外功相同C．有用功較小 D．總功較小考向02機(jī)械效率的概念與比較方法技巧功率和機(jī)械效率都是機(jī)械本身性能的重要參數(shù)，但它們是完全不同的物理量，表示機(jī)械完全不同的兩個(gè)方面.功率表示做功快慢，機(jī)械效率表示有用功占總功的比值。當(dāng)不計(jì)繩重和摩擦?xí)r，機(jī)械效率，即同一滑輪組，其機(jī)械效率η與G物和G動(dòng)有關(guān)，G動(dòng)一定時(shí),G物越大，η越大；G物一定時(shí)，G動(dòng)越大，η越小。【例2】關(guān)于功的原理和機(jī)械效率的說(shuō)法正確的是（）。A．使用機(jī)械提升物體可以省功；B．提升同一物體，使用省力杠桿一定比用等臂杠桿的機(jī)械效率大；C．提升同一物體，使用動(dòng)滑輪一定比用定滑輪的機(jī)械效率大；D．使用任何機(jī)械提升物體，機(jī)械效率都不可能達(dá)到100%【變式2-1】如圖所示，快遞小哥為了把較重的貨物裝入運(yùn)輸車，用同樣的器材設(shè)計(jì)了甲、乙兩種方式提升貨物。若把同一貨物勻速提升到同一高度，忽略繩重和摩擦。下列分析正確的是（）。A．甲方式可以省力；B．乙方式不能改變力的方向；C．甲、乙兩種方式做的有用功相等；D．甲、乙兩種方式的機(jī)械效率相等【變式2-2】關(guān)于功率、機(jī)械效率的說(shuō)法正確的是（）。A．功率大的機(jī)器做功一定多 B．額外功占總功比值小的機(jī)器機(jī)械效率高C．做功多的機(jī)器機(jī)械效率一定高 D．功率大的機(jī)器做功時(shí)間一定短【變式2-3】甲乙兩個(gè)滑輪組如圖所示，其中的每一個(gè)滑輪都相同，用它們分別將重物G1、G2提高相同的高度，不計(jì)滑輪組的摩擦，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（）。A．若G1=G2，拉力做的有用功相同；B．若G1=G2，拉力做的總功不相同；C．若G1=G2，甲的機(jī)械效率大于乙的機(jī)械效率；D．用甲乙其中的任何一個(gè)滑輪組提起不同的重物，機(jī)械效率不變考向03滑輪組的機(jī)械效率方法技巧計(jì)算滑輪組機(jī)械效率的方法有三種：（1）分別求出W有、W總，運(yùn)用公式計(jì)算；（2）已知繞繩方式，運(yùn)用（或）計(jì)算；（3）對(duì)不計(jì)繩重及摩擦的豎直方向的滑輪組，運(yùn)用公式直接計(jì)算。【例3】在建筑工地，用如圖所示的滑輪組把建筑材料運(yùn)送到高處。當(dāng)電動(dòng)機(jī)用1000N的力拉鋼絲繩，使建筑材料在10s內(nèi)勻速上升1m的過(guò)程中，額外功為300J，g取10N/kg。則下列說(shuō)法中正確的是（）。A．動(dòng)滑輪重為300N；B．電動(dòng)機(jī)對(duì)鋼絲繩做功的功率為100W；C．滑輪組的機(jī)械效率為70%；D．建筑材料的質(zhì)量為270kg【變式3-1】如圖所示，小華用滑輪組水平向左勻速拉動(dòng)A物體，A物體5s內(nèi)移動(dòng)了100cm，且A物體與水平地面的摩擦力大小為12N，已知滑輪組的機(jī)械效率為80%，則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）。A．拉力F大小為4N B．繩子自由端移動(dòng)的速度為0.6m/sC．拉力F做功的功率為3W D．拉力F在5s內(nèi)對(duì)滑輪組做的額外功為3J【變式3-2】質(zhì)量為60kg的工人站在水平地面上，利用如圖滑輪組豎直向下拉動(dòng)繩子自由端，將一質(zhì)量為80kg的重物A以0.2m/s的速度勻速上升1m，此時(shí)該滑輪組的機(jī)械效率為80%（g取10N/kg）。對(duì)此工作過(guò)程及裝置以下說(shuō)法正確的是（）。A．動(dòng)滑輪重為200N B．拉力F的功率為100WC．工人對(duì)繩的拉力做功1000J D．工人對(duì)地面的壓力為100N考向04斜面機(jī)械效率方法技巧對(duì)于斜面，有W總=W有+W額=Gh+fs，故斜面的機(jī)械效率，在實(shí)際計(jì)算時(shí)可根據(jù)題中已知條件靈活選用公式?！纠?】如圖所示，斜面高為1m，長(zhǎng)為4m，用沿斜面向上大小為75N的拉力F，將重為200N的木箱由斜面底端勻速緩慢拉到頂端，下列關(guān)于做功的判斷正確的是（）。A．木箱受到的重力做功的大小為800JB．拉力F對(duì)木箱做功的大小為300JC．木箱受到的合力做功的大小為125JD．木箱受到斜面的支持力做功的大小為200J【變式4-1】如圖所示，斜面與水平地面夾角為30°，某快遞員用500N的力，將重800N的貨物沿斜面勻速推上車廂，不考慮斜面形變，貨物所受摩擦力方向沿斜面向_________；斜面的機(jī)械效率為_(kāi)________。不改變斜面與地面夾角和貨物質(zhì)量，采用_____________的方法可以提高斜面的機(jī)械效率?！咀兪?-2】如圖所示，斜面長(zhǎng)，高。工人在6s內(nèi)將重的物體從底端沿斜面向上勻速拉到頂端，拉力是。此過(guò)程中工人做的有用功為_(kāi)_____J，斜面的機(jī)械效率為_(kāi)______?？枷?5杠桿機(jī)械效率方法技巧杠桿機(jī)械效率的計(jì)算對(duì)于杠桿，不計(jì)摩擦?xí)r，有W總=W有+W額=Gh+G桿h桿，其中，G桿為桿的重力，h桿為杠桿重心移動(dòng)的距離。故杠桿的機(jī)械效率，在實(shí)際計(jì)算時(shí)可根據(jù)需要靈活選用簡(jiǎn)便的公式?！纠?】如圖所示，一根質(zhì)地均勻的細(xì)木棒OC，OA=（1/4）OC，B為OC的中點(diǎn)。在C端用始終豎直向上的50N的拉力將掛在A點(diǎn)的重為180N的物體勻速提升0.1m。提升該物體做的有用功是J,總功是J,木棒的機(jī)械效率為(不計(jì)摩擦)?！咀兪?-1】小明用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究“杠桿的機(jī)械效率”時(shí)，將總重為的鉤碼掛在鐵質(zhì)杠桿上，彈簧測(cè)力計(jì)作用于點(diǎn)，現(xiàn)豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使杠桿從水平位置開(kāi)始逐漸上升，帶動(dòng)鉤碼上升的高度為，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為，其移動(dòng)的距離為（鉤碼重不變），則下列說(shuō)法正確的是。A．此時(shí)杠桿的機(jī)械效率為；B．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中測(cè)力計(jì)拉力的力臂長(zhǎng)短不變；C．若將鉤碼移動(dòng)到點(diǎn)，測(cè)力計(jì)的示數(shù)將增大；D．若增加鉤碼的重力，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，則杠桿的機(jī)械效率不變【變式5-2】某實(shí)驗(yàn)小組利用圖示裝置研究杠桿的機(jī)械效率，實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下：①用輕繩懸掛杠桿一端的D點(diǎn)作為支點(diǎn)，在A點(diǎn)用輕繩懸掛總重為G的鉤碼，在占點(diǎn)用輕繩豎直懸掛一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)，使杠桿保持水平；②豎直向上拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)緩慢勻速上升(保持0點(diǎn)位置不變)，在此過(guò)程中彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為F，利用刻度尺分別測(cè)出A、B兩點(diǎn)上升的高度為h1、h2?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)杠桿機(jī)械效率的表達(dá)式為η=____________；(用已知或測(cè)量的物理量符號(hào)表示)(2)本次實(shí)驗(yàn)中，若提升的鉤碼重一定，則影響杠桿機(jī)械效率的主要因素是：_______________________________________________；(3)若只將鉤碼的懸掛點(diǎn)由A移至C，O、B位置不變，仍將鉤碼提升相同的高度，則杠桿的機(jī)械效率將_________(選填“變大”、“變小”或“不變”)?？键c(diǎn)二測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理一、測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率【實(shí)驗(yàn)原理】【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】(1)組裝一個(gè)滑輪組，使用該滑輪組分別提起重力不同的物體，比較每次的機(jī)械效率；(2)換用較重的動(dòng)滑輪，組裝和(1)相同的滑輪組，使用該滑輪組分別提起和(1)相同的重物，比較和(1)提起相同重物時(shí)的機(jī)械效率?！緦?shí)驗(yàn)器材】刻度尺、鉤碼、彈簧測(cè)力計(jì)、滑輪、長(zhǎng)約2m的細(xì)繩、鐵架臺(tái)等?！緦?shí)驗(yàn)過(guò)程】(1)用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出鉤碼所受的重力G并填入表格；(2)按照?qǐng)D甲組裝滑輪組，分別記下鉤碼和繩端的位置；(3)如圖乙所示，勻速緩慢拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使鉤碼升高，從彈簧測(cè)力計(jì)上讀出拉力F的值，用刻度尺測(cè)出鉤碼上升的高度h和繩端移動(dòng)的距離s，將這三個(gè)量填入表格中；(4)利用公式計(jì)算出有用功W有、總功W總、機(jī)械效率η并填入表格中；(5)改變鉤碼的數(shù)量，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)（多次實(shí)驗(yàn)，消除偶然因素）；(6)換用較重的動(dòng)滑輪組成滑輪組，重復(fù)(2)~(5)步，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記入表格。【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)】實(shí)驗(yàn)次數(shù)鉤碼所受的重力G/N提升高度h/m有用功W有/J拉力F/N繩端移動(dòng)的距離s/m總功總J機(jī)械效率η11.50.20.30.70.60.4271%230.20.61.20.60.7283%34.50.20.91.70.61.0288%41.50.20.30.90.60.5456%530.20.61.40.60.8471%64.50.20.91.90.61.1479%【數(shù)據(jù)分析】(1)由1、2、3三次實(shí)驗(yàn)可知，使用同一滑輪組，當(dāng)提升重為1.5N的鉤碼時(shí)，它的機(jī)械效率是71%；當(dāng)提升重為3N的鉤碼時(shí)，它的機(jī)械效率是83%；當(dāng)提升重為4.5N的鉤碼時(shí)，它的機(jī)械效率是88%；可見(jiàn)，同一機(jī)械在不同做功過(guò)程中使用，其機(jī)械效率不同.同一滑輪組，提升的物體越重，其機(jī)械效率越高。(2)由1、4(2、5或3、6)兩次實(shí)驗(yàn)可知，使用兩個(gè)動(dòng)滑輪重量不同的滑輪組提升相同的鉤碼升高相同高度，做的有用功相同，動(dòng)滑輪較重的所做的額外功多，機(jī)械效率低。【數(shù)據(jù)結(jié)論】(1)使用同一滑輪組提升重力不同的物體時(shí)，機(jī)械效率不同，被提升的物體越重，機(jī)械效率越高；(2)使用不同的滑輪組提升同一物體時(shí)，升高相同的高度，動(dòng)滑輪較重的(或動(dòng)滑輪多的)滑輪組的機(jī)械效率較低。2.影響滑輪組機(jī)械效率的主要因素與改進(jìn)措施影響因素分析改進(jìn)措施（提高效率）被提升物體的重力同一滑輪組，被提升物體的重力越大，做的有用功越多，機(jī)械效率越大在機(jī)械承受的范圍內(nèi)，盡可能增加被提升物體的重力動(dòng)滑輪的自重有用功不變時(shí)，減小提升動(dòng)滑輪時(shí)做的額外功，可提高機(jī)械效率改進(jìn)滑輪結(jié)構(gòu)，減輕滑輪自重滑輪組自身部件的摩擦機(jī)械自身部件的摩擦力越大，機(jī)械效率越低對(duì)機(jī)械進(jìn)行保養(yǎng)，保持良好的潤(rùn)滑，減小摩擦提升·必考題型歸納考向06測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率方法技巧1．影響滑輪組機(jī)械效率的因素滑輪組是人們經(jīng)常使用的簡(jiǎn)單機(jī)械，用同一滑輪組提升物體G升高h(yuǎn)時(shí)，滑輪組對(duì)物體做的功為有用功，而人對(duì)滑輪組的拉力F做的功為總功，F(xiàn)移動(dòng)的距離s=nh(n為與動(dòng)滑輪相連繩子的段數(shù))，則滑輪組的機(jī)械效率；若不計(jì)摩擦力，而動(dòng)滑輪的重為G’，那么提升動(dòng)滑輪做的功就是額外功，則滑輪組的機(jī)械效率還可表示為。討論這個(gè)表達(dá)式可知，對(duì)于同一滑輪組(G’一定)，提升重物越重，滑輪組的機(jī)械效率越高；而提升相同重物時(shí)，動(dòng)滑輪越少、越輕的滑輪組，機(jī)械效率越高。2．提高滑輪組機(jī)械效率的方法(1)減小額外功在總功中占的比例?？刹扇「倪M(jìn)機(jī)械結(jié)構(gòu)、減小摩擦阻力等方法。如可使滑輪組在滿載情況下工作，以增大有用功在總功中的比例，在滑輪的轉(zhuǎn)軸中加潤(rùn)滑油，以減小摩擦阻力，或減小滑輪組中動(dòng)滑輪的自重等，即在有用功一定的情況下，減小額外功，提高效率。(2)增大有用功在總功中所占的比例，在額外功不變的情況下，增大有用功的大小。(3)換用最簡(jiǎn)單的機(jī)械?！纠?】以下方法不能提高滑輪組的機(jī)械效率的是（）。A.在滑輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸中加潤(rùn)滑油，以減小摩擦力B.減小動(dòng)滑輪的自重C.盡量增大所提升物體的重力D.盡量使物體移動(dòng)的距離增大【變式6-1】在“測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示的裝置進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如表所示，第三次實(shí)驗(yàn)時(shí)的拉力如圖所示。實(shí)驗(yàn)次數(shù)鉤碼所受的重力G/N鉤碼上升的高度h/cm拉力F/N繩自由端移動(dòng)的距離s/cm機(jī)械效率η12100.83083.3%24101.530②3610①30*（1）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)豎直向上___________拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)使鉤碼上升；（2）表格中編號(hào)①的數(shù)據(jù)應(yīng)為_(kāi)__________；編號(hào)②的數(shù)據(jù)應(yīng)為_(kāi)__________；（3）比較實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：使用同樣的滑輪組，提升的物體越重，滑輪組的機(jī)械效率越___________；（4）如果在第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)，忽略繩重和摩擦，可以計(jì)算出動(dòng)滑輪的重力為_(kāi)__________N；（5）結(jié)合生產(chǎn)生活實(shí)際，用滑輪組提升重物時(shí)，下列選項(xiàng)中也可提高機(jī)械效率的是___________。A．增大繩重B．減輕動(dòng)滑輪重C．加快物體提升的速度【變式6-2】用圖甲滑輪組做“探究動(dòng)滑輪的重對(duì)滑輪組機(jī)械效率的影響”實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中把不同的磁鐵吸附在動(dòng)滑輪邊框上以改變滑輪的重，每次實(shí)驗(yàn)都勻速拉動(dòng)繩端使物體上升10cm。不計(jì)繩重，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表。次數(shù)G物/NG動(dòng)/NF/Nη/%16.00.32.290.926.01.036.01.92.969.046.03.23.458.8（1）每次實(shí)驗(yàn)繩端移動(dòng)距離為_(kāi)_____cm；（2）第2次實(shí)驗(yàn)中拉力F的示數(shù)如圖乙，讀數(shù)為_(kāi)_____N，第2次實(shí)驗(yàn)滑輪組的機(jī)械效率為_(kāi)_____%。分析數(shù)據(jù)可知：在物重不變的情況下，動(dòng)滑輪越重滑輪組的機(jī)械效率越______；（3）實(shí)驗(yàn)中若僅增大繩端移動(dòng)的距離，則滑輪組的機(jī)械效率將_________；（4）本實(shí)驗(yàn)中，在物重不變的情況下，動(dòng)滑輪變重時(shí)，由摩擦引起的額外功占總額外功的比例______（選填“變大”“變小”或“不變”）。

專題14機(jī)械效率（講義）（解析版）目錄考情分析TOC\o"1-3"\h\u 2知識(shí)建構(gòu) 2考點(diǎn)一機(jī)械效率 3夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理 3提升·必考題型歸納 4考向01有用功、額外功和總功 4考向02機(jī)械效率的概念與比較 6考向03滑輪組的機(jī)械效率 8考向04斜面機(jī)械效率 11考向05杠桿機(jī)械效率 12考點(diǎn)二測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率 15夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理 15提升·必考題型歸納 16考向06測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率 16

考情分析一、課標(biāo)考點(diǎn)分析考點(diǎn)內(nèi)容課標(biāo)要求命題預(yù)測(cè)有用功、額外功和總功（1）知道機(jī)械效率；（2）了解提高機(jī)械效率的意義和途徑；（3）測(cè)量某種簡(jiǎn)單機(jī)械的機(jī)械效率《機(jī)械效率》是《簡(jiǎn)單機(jī)械》中主要的內(nèi)容，也是進(jìn)一步認(rèn)識(shí)簡(jiǎn)單機(jī)械的重要內(nèi)容，通過(guò)對(duì)機(jī)械效率的理解加深對(duì)人類使用的工具發(fā)展歷程。對(duì)機(jī)械效率的考查題型有：選擇題、填空題、實(shí)驗(yàn)探究題和綜合計(jì)算題等。主要命題點(diǎn)有：認(rèn)識(shí)有用功、額外功和總功；機(jī)械效率的概念及影響機(jī)械效率的因素；機(jī)械效率的簡(jiǎn)單計(jì)算；常用簡(jiǎn)單機(jī)械的機(jī)械效率和測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率等機(jī)械效率及其比較滑輪組的機(jī)械效率斜面的機(jī)械效率杠桿的機(jī)械效率測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率二、考情分析《機(jī)械效率》是力學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容，也是必考內(nèi)容。對(duì)機(jī)械效率的相關(guān)考題在中考試卷中所占分值一般在2-7分之間，選擇題和填空題分值一般在2-3分之間，實(shí)驗(yàn)題和綜合計(jì)算題分值一般在4-7分之間。對(duì)本單元的考查，從出現(xiàn)概率看，主要有：機(jī)械效率的概念、影響機(jī)械效率的因素、機(jī)械效率的比較、滑輪組的機(jī)械效率及其相關(guān)計(jì)算、斜面的機(jī)械效率及其相關(guān)計(jì)算、測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率等。知識(shí)建構(gòu)考點(diǎn)一機(jī)械效率夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理一、有用功、額外功和總功1.有用功、額外功和總功(1)有用功：完成某項(xiàng)工作必須要做的功，叫做有用功，用W有表示。(2)額外功：不得不克服動(dòng)滑輪本身所受的重力以及摩擦力等因素而多做一些功，這部分功叫做額外功，用表示W(wǎng)額。額外功是對(duì)人們沒(méi)有用但不得不做的功。(3)總功：有用功與額外功之和是總共做的功，叫做總功，用W總表示?？偣?、有用功和額外功之間的關(guān)系為W總=W有+W額。(4)總功、有用功、額外功的單位都是焦(J)。2.三種簡(jiǎn)單機(jī)械的有用功、額外功和總功種類杠桿滑輪組斜面圖示有用功W有=GhW有=GhW有=Gh額外功若不計(jì)摩擦：W額=G桿·h桿若不計(jì)繩重及摩擦：W額=G動(dòng)hW額=fl總功W總=FsW總=FsW總=Fl三者關(guān)系W總=W有+W額二、機(jī)械效率1.使用機(jī)械時(shí)額外功不可避免使用機(jī)械做功時(shí)，額外功是不可避免的。由于額外功是我們不需要的，它白白浪費(fèi)能量，因此使用不同機(jī)械來(lái)對(duì)物體做功時(shí)，人們總是希望額外功越少越好，或者說(shuō)有用功在總功中所占的比例越大越好。有用功占總功的比例反映了機(jī)械的一項(xiàng)性能，在物理學(xué)中用機(jī)械效率來(lái)表示這一性能。2.機(jī)械效率定義物理學(xué)中，將有用功跟總功的比值叫做機(jī)械效率，用η表示公式（機(jī)械效率是一個(gè)比值，它沒(méi)有單位，通常用百分?jǐn)?shù)表示）物理意義機(jī)械效率越高，做的有用功占總功的比例就越大可變性機(jī)械效率不是固定不變的，機(jī)械效率反映的是機(jī)械在一次做功過(guò)程中有用功跟總功的比值，同一機(jī)械在不同的做功過(guò)程中，有用功不同，機(jī)械效率也會(huì)不同特點(diǎn)因?yàn)槭褂脵C(jī)械時(shí)，不可避免地要做額外功，故任何機(jī)械的機(jī)械效率都小于1,只有在理想情況下機(jī)械效率才為1注意機(jī)械效率的高低與是否省力、滑輪組繩子的繞法、物體被提升的高度及速度等無(wú)關(guān)3.功、功率和機(jī)械效率的比較物理量意義定義符號(hào)公式單位說(shuō)明功做功，即能量的轉(zhuǎn)化力與物體在力的方向上移動(dòng)距離的乘積WW=FsJ(1)功率大小由功和時(shí)間共同決定，單獨(dú)強(qiáng)調(diào)任何一方面都是錯(cuò)誤的。(2)功率和機(jī)械效率是兩個(gè)不同的物理量，它們之間沒(méi)有直接關(guān)系功率表示物體做功的快慢功與做功時(shí)間之比PW機(jī)械效率反映機(jī)械做功性能的好壞有用功與總功之比η無(wú)4.機(jī)械效率的計(jì)算機(jī)械效率的表達(dá)式為，三種簡(jiǎn)單機(jī)械的機(jī)械效率總結(jié)如下：裝置圖計(jì)算公式杠桿滑輪組豎直提升物體（1）已知拉力、物重及繩子段數(shù)時(shí)：（2）不計(jì)繩重及摩擦?xí)r：水平勻速拉動(dòng)物體斜面（1）；（2）提升·必考題型歸納考向01有用功、額外功和總功【例1】如圖甲所示，用水平拉力F1=20N拉著重為500N的物體在水平路面上勻速移動(dòng)1m的距離，如圖乙所示，用水平拉力F2=12.5N拉著同一物體在同一路面上也勻速移動(dòng)1m的距離，求圖乙中使用動(dòng)滑輪時(shí)的：（1）有用功；（2）總功；（3）機(jī)械效率?！敬鸢浮浚?）20J；（2）25J；（3）80%?！窘馕觥浚?）由圖甲：用水平拉力F1=20N拉著重為500N的物體在水平路面上勻速運(yùn)動(dòng)，可知物體在水平面上受到的摩擦力為對(duì)滑輪組分析，可知繩子的股數(shù)為，物體水平方向移動(dòng)的距離為故有用功為（2）總功為（3）根據(jù)機(jī)械效率公式可得滑輪組的機(jī)械效率為答：（1）有用功為20J；（2）總功為25J；（3）機(jī)械效率為80%?！咀兪?-1】如圖所示，小明利用兩個(gè)傾角不同的斜面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將同一木塊分別從兩斜面底端勻速拉至斜面頂端，下列說(shuō)法正確的是（）。A．若斜面粗糙程度相同，拉力所做的額外功W甲額＝W乙額B．若斜面粗糙程度相同，拉力所做的額外功W甲額＞W(wǎng)乙額C．若甲、乙斜面光滑，則拉力F甲＞F乙D．若甲、乙斜面光滑，則拉力所做的總功W甲總＜W乙總【答案】B?！窘馕觥緼B．因?yàn)閮尚泵娴拇植诔潭认嗤?，甲斜面的傾斜程度較小，所以甲斜面的摩擦力較大，同時(shí)甲斜面長(zhǎng)度較大，由公式W額=fs可知拉力做的額外功W甲額＞W(wǎng)乙額故A錯(cuò)誤，B正確；CD．同一木塊在高度相同的光滑斜面上運(yùn)動(dòng)，所以拉力做的功等于克服重力做的功，即Fs=Gh木塊的重力和斜面的高度相同，所以拉力所做的總功相同，即W甲總=W乙總由于甲斜面長(zhǎng)度較大，所以甲斜面上的拉力較小，即F甲＜F乙故CD錯(cuò)誤。故選B?！咀兪?-2】用同一滑輪組分別將物體M和N勻速提升相同的高度。不計(jì)繩重與摩擦，若提升M的過(guò)程滑輪組的機(jī)械效率較大。則提升M的（）。A．額外功較小 B．和N的額外功相同C．有用功較小 D．總功較小【答案】B。【解析】AB．用同一滑輪組分別將物體Ｍ和N勻速提升相同的高度，不計(jì)繩重與摩擦，則克服動(dòng)滑輪自重做的功為額外功的來(lái)源，根據(jù)，兩種情況下做的額外功相同，A不符合題意，B符合題意；CD．滑輪組的機(jī)械效率：因相同，提升M的過(guò)程滑輪組的機(jī)械效率較大，故提升M的過(guò)程中做的總功大；兩種情況下做的額外功相同，故提升M的過(guò)程中做的有用功也較大，CD不符合題意。故答案為：B?？枷?2機(jī)械效率的概念與比較方法技巧功率和機(jī)械效率都是機(jī)械本身性能的重要參數(shù)，但它們是完全不同的物理量，表示機(jī)械完全不同的兩個(gè)方面.功率表示做功快慢，機(jī)械效率表示有用功占總功的比值。當(dāng)不計(jì)繩重和摩擦?xí)r，機(jī)械效率，即同一滑輪組，其機(jī)械效率η與G物和G動(dòng)有關(guān)，G動(dòng)一定時(shí),G物越大，η越大；G物一定時(shí)，G動(dòng)越大，η越小?！纠?】關(guān)于功的原理和機(jī)械效率的說(shuō)法正確的是（）。A．使用機(jī)械提升物體可以省功；B．提升同一物體，使用省力杠桿一定比用等臂杠桿的機(jī)械效率大；C．提升同一物體，使用動(dòng)滑輪一定比用定滑輪的機(jī)械效率大；D．使用任何機(jī)械提升物體，機(jī)械效率都不可能達(dá)到100%【答案】D?！窘馕觥緼．根據(jù)功的原理，使用任何機(jī)械提升物體時(shí)，都不能省功，因?yàn)椴豢杀苊獾臅?huì)做額外功，故A錯(cuò)誤；B．提升同一物體，使用省力杠桿不一定比用等臂杠桿的機(jī)械效率大，機(jī)械效率指的是有用功與總功之比，與是否省力無(wú)關(guān)，故B錯(cuò)誤；C．提升同一物體，使用動(dòng)滑輪不一定比用定滑輪的機(jī)械效率大，機(jī)械效率指的是有用功與總功之比，與是否省力無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤；D．使用任何一個(gè)機(jī)械提升物體時(shí)，不可避免的會(huì)做額外功，故D正確。故選D?！咀兪?-1】如圖所示，快遞小哥為了把較重的貨物裝入運(yùn)輸車，用同樣的器材設(shè)計(jì)了甲、乙兩種方式提升貨物。若把同一貨物勻速提升到同一高度，忽略繩重和摩擦。下列分析正確的是（）。A．甲方式可以省力；B．乙方式不能改變力的方向；C．甲、乙兩種方式做的有用功相等；D．甲、乙兩種方式的機(jī)械效率相等【答案】C?！敬鸢浮勘绢}中有用功就是克服物體重力所做的功。對(duì)動(dòng)滑輪所做的功是額外功，總功等于有用功和額外功之和，機(jī)械效率是有用功與總功的比值。A．由圖可知，甲方式是兩個(gè)定滑輪，定滑輪的本質(zhì)是等臂杠桿，不能省力，故A錯(cuò)誤；B．乙方式是一個(gè)動(dòng)滑輪和定滑輪組成的滑輪組，不僅可以省力，也可以改變力的方向，故B錯(cuò)誤；C．由題可知，甲乙兩滑輪組均將相同物體提升相同高度，由W有＝Gh可知，W甲有＝W乙有；故C正確；D．由圖可知，甲方式是兩個(gè)定滑輪，乙方式是一個(gè)動(dòng)滑輪和定滑輪組成的滑輪組，乙方式做的額外功大于甲方式做的額外功，有用功相同、總功不相同，根據(jù)η＝×100%可知，兩個(gè)滑輪組的機(jī)械效率不相等，故D錯(cuò)誤。【變式2-2】關(guān)于功率、機(jī)械效率的說(shuō)法正確的是（）。A．功率大的機(jī)器做功一定多 B．額外功占總功比值小的機(jī)器機(jī)械效率高C．做功多的機(jī)器機(jī)械效率一定高 D．功率大的機(jī)器做功時(shí)間一定短【答案】B?！窘馕觥緼．功率是指做功的快慢，功率大的機(jī)器做功并不一定多，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)機(jī)械效率公式可知額外功占總功比值小的機(jī)器，有用功占比大，則其機(jī)械效率高，故B正確；C．功率大的機(jī)械、做功多的機(jī)械，額外功不一定小，機(jī)械效率不一定高，故C錯(cuò)誤；D．功率大的機(jī)器說(shuō)明做功快，但做功時(shí)間不一定短，故D錯(cuò)誤。故選B?！咀兪?-3】甲乙兩個(gè)滑輪組如圖所示，其中的每一個(gè)滑輪都相同，用它們分別將重物G1、G2提高相同的高度，不計(jì)滑輪組的摩擦，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（）。A．若G1=G2，拉力做的有用功相同；B．若G1=G2，拉力做的總功不相同；C．若G1=G2，甲的機(jī)械效率大于乙的機(jī)械效率；D．用甲乙其中的任何一個(gè)滑輪組提起不同的重物，機(jī)械效率不變【答案】D。【解析】A．若G1=G2，將兩個(gè)重力相同的物體提高相同的高度，據(jù)W=Gh知，拉力做的有用功相同，故A正確，不符合題意；B．由圖示知，不計(jì)滑輪組摩擦，甲滑輪組提起一個(gè)動(dòng)滑輪，乙滑輪組提起兩個(gè)動(dòng)滑輪，甲所做的額外功比乙所做的額外功小，G1=G2時(shí)，所做的有用功相同，所以拉力所做的總功不相同，故B正確，不符合題意；C．若G1=G2，則兩個(gè)滑輪組所做的有用功相同，甲的額外功小于乙的額外功，甲的總功小于乙的總功，據(jù)知，甲的機(jī)械效率大于乙的機(jī)械效率，故C正確，不符合題意；D．用相同的滑輪組提起不同的重物，物重起重，機(jī)械效率越高，故D錯(cuò)誤，符合題意。故選D?？枷?3滑輪組的機(jī)械效率方法技巧計(jì)算滑輪組機(jī)械效率的方法有三種：（1）分別求出W有、W總，運(yùn)用公式計(jì)算；（2）已知繞繩方式，運(yùn)用（或）計(jì)算；（3）對(duì)不計(jì)繩重及摩擦的豎直方向的滑輪組，運(yùn)用公式直接計(jì)算?！纠?】在建筑工地，用如圖所示的滑輪組把建筑材料運(yùn)送到高處。當(dāng)電動(dòng)機(jī)用1000N的力拉鋼絲繩，使建筑材料在10s內(nèi)勻速上升1m的過(guò)程中，額外功為300J，g取10N/kg。則下列說(shuō)法中正確的是（）。A．動(dòng)滑輪重為300N；B．電動(dòng)機(jī)對(duì)鋼絲繩做功的功率為100W；C．滑輪組的機(jī)械效率為70%；D．建筑材料的質(zhì)量為270kg【答案】D?！窘馕觥緼．由圖知，n=3，額外功為300J，若忽略繩重和摩擦，動(dòng)滑輪的重力但題目中缺少條件“忽略繩重和摩擦”，則動(dòng)滑輪的重力不等于300N，故A錯(cuò)誤；B．繩子自由端移動(dòng)的距離s=3h=3×1m=3m電動(dòng)機(jī)對(duì)鋼絲繩做功W總=Fs=1000N×3m=3000J電動(dòng)機(jī)對(duì)鋼絲繩做功的功率為C．滑輪組的機(jī)械效率為D．建筑材料的重力建筑材料的質(zhì)量為故D正確。故選D?！咀兪?-1】如圖所示，小華用滑輪組水平向左勻速拉動(dòng)A物體，A物體5s內(nèi)移動(dòng)了100cm，且A物體與水平地面的摩擦力大小為12N，已知滑輪組的機(jī)械效率為80%，則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）。A．拉力F大小為4N B．繩子自由端移動(dòng)的速度為0.6m/sC．拉力F做功的功率為3W D．拉力F在5s內(nèi)對(duì)滑輪組做的額外功為3J【答案】A?！窘馕觥緽．動(dòng)滑輪上有三段繩子，則n=3，5s內(nèi)繩子自由端移動(dòng)的距離s繩=ns物=3×100×10-2m=3m繩子自由端移動(dòng)的速度故B正確，不符合題意；AC．物體克服摩擦力做的有用功W有=fs物=12N×100×10-2m=12J拉力做的總功拉力F大小拉力F做功的功率故A錯(cuò)誤，符合題意；C正確，不符合題意。D．拉力F在5s內(nèi)對(duì)滑輪組做的額外功W額=W總-W有=15J-12J=3J故D正確，不符合題意。故選A?！咀兪?-2】質(zhì)量為60kg的工人站在水平地面上，利用如圖滑輪組豎直向下拉動(dòng)繩子自由端，將一質(zhì)量為80kg的重物A以0.2m/s的速度勻速上升1m，此時(shí)該滑輪組的機(jī)械效率為80%（g取10N/kg）。對(duì)此工作過(guò)程及裝置以下說(shuō)法正確的是（）。A．動(dòng)滑輪重為200N B．拉力F的功率為100WC．工人對(duì)繩的拉力做功1000J D．工人對(duì)地面的壓力為100N【答案】ACD?！窘馕觥緼．由圖中滑輪組的結(jié)構(gòu)知道n=2，物體A的質(zhì)量m=80kg，則A的重力GA=mg=80kg×10N/kg=800N不計(jì)繩重和摩擦?xí)r，滑輪組的機(jī)械效率解得G動(dòng)=200N，故A正確；C．工人對(duì)繩子的拉力為則工人對(duì)繩的拉力做的功為W=Fs=F×2h=500N×2×1m=1000J，故C正確；B．已知物體A移動(dòng)的速度vA=0.2m/s，則工人拉繩子的速度v人=2vA=2×0.2m/s=0.4m/s則拉力F的功率為，故B錯(cuò)誤；D．工人對(duì)繩子的拉力和繩子對(duì)人的拉力是一對(duì)相互作用力，則繩子對(duì)人的拉力為F人=F=500N工人的質(zhì)量m人=600kg工人的重力為G人=m人g=600kg×10N/kg=600N則地面對(duì)人的支持力為F支=G人-F人=600N-500N=100N則人對(duì)地面的壓力為F壓=F支=100N故D正確。故選ACD。考向04斜面機(jī)械效率方法技巧對(duì)于斜面，有W總=W有+W額=Gh+fs，故斜面的機(jī)械效率，在實(shí)際計(jì)算時(shí)可根據(jù)題中已知條件靈活選用公式?！纠?】如圖所示，斜面高為1m，長(zhǎng)為4m，用沿斜面向上大小為75N的拉力F，將重為200N的木箱由斜面底端勻速緩慢拉到頂端，下列關(guān)于做功的判斷正確的是（）。A．木箱受到的重力做功的大小為800J B．拉力F對(duì)木箱做功的大小為300JC．木箱受到的合力做功的大小為125JD．木箱受到斜面的支持力做功的大小為200J【答案】B?！窘馕觥緼．由題意知，木箱的重力G=200N，斜面高h(yuǎn)=1m，則克服重力做功W有用=Gh=200N×1m=200J，故A錯(cuò)誤；B．拉力F做的功W總=Fs=75N×4m=300J，故B正確；C．木箱沿斜面勻速緩慢運(yùn)動(dòng)，處于平衡狀態(tài)，則木箱所受合力為零，由W=Fs可知，合力做功大小為0J，故C錯(cuò)誤；D．木箱移動(dòng)方向與支持力方向垂直，木塊沒(méi)有在支持力的方向上通過(guò)一定的距離，所以斜面的支持力做功為0J，故B錯(cuò)誤。故選B?！咀兪?-1】如圖所示，斜面與水平地面夾角為30°，某快遞員用500N的力，將重800N的貨物沿斜面勻速推上車廂，不考慮斜面形變，貨物所受摩擦力方向沿斜面向_____；斜面的機(jī)械效率為_(kāi)____。不改變斜面與地面夾角和貨物質(zhì)量，采用_____的方法可以提高斜面的機(jī)械效率。【答案】①下；②80%；③減小木板粗糙程度?！窘馕觥縖1]貨物相對(duì)斜面向上運(yùn)動(dòng)，所受的斜面的摩擦力沿斜面向下。[2]如圖所示，斜面的長(zhǎng)度為l，其高度斜面的機(jī)械效率[3]斜面與地面夾角和貨物質(zhì)量不變，即有用功保持不變，可通過(guò)減少額外功來(lái)提高斜面的機(jī)械效率。為了減少額外功，可減小摩擦力，壓力不變時(shí)，可通過(guò)改變接觸面的粗糙程度來(lái)改變摩擦，所以可通過(guò)減小木板表面的粗糙程度來(lái)提高機(jī)械效率?！咀兪?-2】如圖所示，斜面長(zhǎng)，高。工人在6s內(nèi)將重的物體從底端沿斜面向上勻速拉到頂端，拉力是。此過(guò)程中工人做的有用功為_(kāi)_____J，斜面的機(jī)械效率為_(kāi)______?！敬鸢浮?60；80?！窘馕觥?1)工人利用斜面提升重物，所做的有用功W有用=Gh=600N0.6m=360J即此過(guò)程中工人做的有用功為360J。(2)斜面的機(jī)械效率η===80即斜面的機(jī)械效率為80?？枷?5杠桿機(jī)械效率方法技巧杠桿機(jī)械效率的計(jì)算對(duì)于杠桿，不計(jì)摩擦?xí)r，有W總=W有+W額=Gh+G桿h桿，其中，G桿為桿的重力，h桿為杠桿重心移動(dòng)的距離。故杠桿的機(jī)械效率，在實(shí)際計(jì)算時(shí)可根據(jù)需要靈活選用簡(jiǎn)便的公式?！纠?】如圖所示，一根質(zhì)地均勻的細(xì)木棒OC，OA=（1/4）OC，B為OC的中點(diǎn)。在C端用始終豎直向上的50N的拉力將掛在A點(diǎn)的重為180N的物體勻速提升0.1m。提升該物體做的有用功是J,總功是J,木棒的機(jī)械效率為(不計(jì)摩擦)?！敬鸢浮?8；20；90%?！窘馕觥刻嵘撐矬w做的有用功由題意可知,OA=（1/4）OC，由比例關(guān)系可知，拉力端(C端)上升的高度s=4h=4×0.1m=0.4m,提升該物體做的總功木棒的機(jī)械效率。答案為：18；20；90%?！咀兪?-1】小明用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究“杠桿的機(jī)械效率”時(shí)，將總重為的鉤碼掛在鐵質(zhì)杠桿上，彈簧測(cè)力計(jì)作用于點(diǎn)，現(xiàn)豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使杠桿從水平位置開(kāi)始逐漸上升，帶動(dòng)鉤碼上升的高度為，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為，其移動(dòng)的距離為（鉤碼重不變），則下列說(shuō)法正確的是。A．此時(shí)杠桿的機(jī)械效率為；B．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中測(cè)力計(jì)拉力的力臂長(zhǎng)短不變；C．若將鉤碼移動(dòng)到點(diǎn)，測(cè)力計(jì)的示數(shù)將增大；D．若增加鉤碼的重力，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，則杠桿的機(jī)械效率不變【答案】C?！窘馕觥浚鶕?jù)題意可知，，，，則杠桿的機(jī)械效率：；故錯(cuò)誤；．根據(jù)圖示可知，杠桿在水平位置時(shí)，拉力與垂直，則此時(shí)的力臂最長(zhǎng)，當(dāng)豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)時(shí)，拉力不再與垂直，則力臂會(huì)減小，故錯(cuò)誤；．鉤碼的重力不變，將鉤碼移動(dòng)到點(diǎn)時(shí)，根據(jù)圖示和題意可知，阻力和動(dòng)力臂都不變，阻力臂增大，由可知，動(dòng)力將增大，即測(cè)力計(jì)的示數(shù)將增大，故正確；．若增加鉤碼的重量，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，因不計(jì)轉(zhuǎn)軸處的摩擦，克服鐵質(zhì)杠桿重力做的功為額外功，則有用功增大，額外功不變，根據(jù)，則杠桿的機(jī)械效率將變大，故錯(cuò)誤。故選：?！咀兪?-2】某實(shí)驗(yàn)小組利用圖示裝置研究杠桿的機(jī)械效率，實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下：①用輕繩懸掛杠桿一端的D點(diǎn)作為支點(diǎn)，在A點(diǎn)用輕繩懸掛總重為G的鉤碼，在占點(diǎn)用輕繩豎直懸掛一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)，使杠桿保持水平；②豎直向上拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)緩慢勻速上升(保持0點(diǎn)位置不變)，在此過(guò)程中彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為F，利用刻度尺分別測(cè)出A、B兩點(diǎn)上升的高度為h1、h2。回答下列問(wèn)題：(1)杠桿機(jī)械效率的表達(dá)式為η=____________；(用已知或測(cè)量的物理量符號(hào)表示)(2)本次實(shí)驗(yàn)中，若提升的鉤碼重一定，則影響杠桿機(jī)械效率的主要因素是:___________；(3)若只將鉤碼的懸掛點(diǎn)由A移至C，O、B位置不變，仍將鉤碼提升相同的高度，則杠桿的機(jī)械效率將_________(選填“變大”、“變小”或“不變”)?！敬鸢浮?；杠桿的自重；變大?！窘馕觥浚?）有用功為W有=Gh1，總功W總=Fh2，則機(jī)械效率的表達(dá)式η=×100%=×100%．（2）有用功是提升鉤碼所做的功，額外功主要是克服杠桿重力做的功，影響機(jī)械效率的因素主要是有用功和總功所占的比例；提升的鉤碼重一定說(shuō)明有用功一定，所以影響杠桿機(jī)械效率的主要因素是杠桿自身的重力．（3）鉤碼的懸掛點(diǎn)在A點(diǎn)時(shí)，由杠杠的平衡條件得G?OA=F?OB；懸掛點(diǎn)移至C點(diǎn)時(shí)，由杠杠的平衡條件得G?OC=F?OB，經(jīng)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，由OA到OC力臂變大，所以拉力F也變大，杠桿提升的高度減小，額外功減小，因此杠桿的機(jī)械效率變大?？键c(diǎn)二測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理一、測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率【實(shí)驗(yàn)原理】【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】(1)組裝一個(gè)滑輪組，使用該滑輪組分別提起重力不同的物體，比較每次的機(jī)械效率；(2)換用較重的動(dòng)滑輪，組裝和(1)相同的滑輪組，使用該滑輪組分別提起和(1)相同的重物，比較和(1)提起相同重物時(shí)的機(jī)械效率?！緦?shí)驗(yàn)器材】刻度尺、鉤碼、彈簧測(cè)力計(jì)、滑輪、長(zhǎng)約2m的細(xì)繩、鐵架臺(tái)等?！緦?shí)驗(yàn)過(guò)程】(1)用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出鉤碼所受的重力G并填入表格；(2)按照?qǐng)D甲組裝滑輪組，分別記下鉤碼和繩端的位置；(3)如圖乙所示，勻速緩慢拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)，使鉤碼升高，從彈簧測(cè)力計(jì)上讀出拉力F的值，用刻度尺測(cè)出鉤碼上升的高度h和繩端移動(dòng)的距離s，將這三個(gè)量填入表格中；(4)利用公式計(jì)算出有用功W有、總功W總、機(jī)械效率η并填入表格中；(5)改變鉤碼的數(shù)量，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)（多次實(shí)驗(yàn)，消除偶然因素）；(6)換用較重的動(dòng)滑輪組成滑輪組，重復(fù)(2)~(5)步，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記入表格?！緦?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)】實(shí)驗(yàn)次數(shù)鉤碼所受的重力G/N提升高度h/m有用功W有/J拉力F/N繩端移動(dòng)的距離s/m總功總J機(jī)械效率η11.50.20.30.70.60.4271%230.20.61.20.60.7283%34.50.20.91.70.61.0288%41.50.20.30.90.60.5456%530.20.61.40.60.8471%64.50.20.91.90.61.1479%【數(shù)據(jù)分析】(1)由1、2、3三次實(shí)驗(yàn)可知，使用同一滑輪組，當(dāng)提升重為1.5N的鉤碼時(shí)，它的機(jī)械效率是71%；當(dāng)提升重為3N的鉤碼時(shí)，它的機(jī)械效率是83%；當(dāng)提升重為4.5N的鉤碼時(shí)，它的機(jī)械效率是88%；可見(jiàn)，同一機(jī)械在不同做功過(guò)程中使用，其機(jī)械效率不同.同一滑輪組，提升的物體越重，其機(jī)械效率越高。(2)由1、4(2、5或3、6)兩次實(shí)驗(yàn)可知，使用兩個(gè)動(dòng)滑輪重量不同的滑輪組提升相同的鉤碼升高相同高度，做的有用功相同，動(dòng)滑輪較重的所做的額外功多，機(jī)械效率低?！緮?shù)據(jù)結(jié)論】(1)使用同一滑輪組提升重力不同的物體時(shí)，機(jī)械效率不同，被提升的物體越重，機(jī)械效率越高；(2)使用不同的滑輪組提升同一物體時(shí)，升高相同的高度，動(dòng)滑輪較重的(或動(dòng)滑輪多的)滑輪組的機(jī)械效率較低。2.影響滑輪組機(jī)械效率的主要因素與改進(jìn)措施影響因素分析改進(jìn)措施（提高效率）被提升物體的重力同一滑輪組，被提升物體的重力越大，做的有用功越多，機(jī)械效率越大在機(jī)械承受的范圍內(nèi)，盡可能增加被提升物體的重力動(dòng)滑輪的自重有用功不變時(shí)，減小提升動(dòng)滑輪時(shí)做的額外功，可提高機(jī)械效率改進(jìn)滑輪結(jié)構(gòu)，減輕滑輪自重滑輪組自身部件的摩擦機(jī)械自身部件的摩擦力越大，機(jī)械效率越低對(duì)機(jī)械進(jìn)行保養(yǎng)，保持良好的潤(rùn)滑，減小摩擦提升·必考題型歸納考向06測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率方法技巧1．影響滑輪組機(jī)械效率的因素滑輪組是人們經(jīng)常使用的簡(jiǎn)單機(jī)械，用同一滑輪組提升物體G升高h(yuǎn)時(shí)，滑輪組對(duì)物體做的功為有用功，而人對(duì)滑輪組的拉力F做的功為總功，F(xiàn)移動(dòng)的距離s=nh(n為與動(dòng)滑輪相連繩子的段數(shù))，則滑輪組的機(jī)械效率；若不計(jì)摩擦力，而動(dòng)滑輪的重為G’，那么提升動(dòng)滑輪做的功就是額外功，則滑輪組的機(jī)械效率還可表示為。討論這個(gè)表達(dá)式可知，對(duì)于同一滑輪組(G’一定)，提升重物越重，滑輪組的機(jī)械效率越高；而提升相同重物時(shí)，動(dòng)滑輪越少、越輕的滑輪組，機(jī)械效率越高。2．提高滑輪組機(jī)械效率的方法(1)減小額外功在總功中占的比例?？刹扇「倪M(jìn)機(jī)械結(jié)構(gòu)、減小摩擦阻力等方法。如可使滑輪組在滿載情況下工作，以增大有用功在總功中的比例，在滑輪的轉(zhuǎn)軸中加潤(rùn)滑油，以減小摩擦阻力，或減小滑輪組中動(dòng)滑輪的自重等，即在有用功一定的情況下，減小額外功，提高效率。(2)增大有用功在總功中所占的比例，在額外功不變的情況下，增大有用功的大小。(3)換用最簡(jiǎn)單的機(jī)械。【例6】以下方法不能提高滑輪組的機(jī)械效率的是（）。A.在滑輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸中加潤(rùn)滑油，以減小摩擦力B.減小動(dòng)滑輪的自重C.盡量增大所提升物體的重力D.盡量使物體移動(dòng)的距離增大【答案】D。【解析】機(jī)械效率為有用功與總功的比，增加有用功或減少額外功可以提高效率。A.

在滑輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸中加潤(rùn)滑油，以減小摩擦力，可以減小克服摩擦力做的額外功，能提高